浅谈如何降低飞机雷击损伤风险

zwd2125188 2018-08-08

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摘要：雷电是由大气中的气流相对运动形成的剧烈的放电现象。飞机在空中遇到闪电所产生的电流，即为雷击。雷击具有极强的破坏性，严重威胁着飞行安全。

本文通过对雷击的形成及其特征、雷击的影响与危害、飞机防雷击设计等方面的进行分析，以空客A320为例，从维修角度出发，着重探讨了如何加强机载设备的检查、维护，来降低飞机遭受雷击损伤的风险。

一飞机雷击特性和影响

1 飞机易遭雷击的条件

据飞行大量数据表明，飞机易遭雷击的条件有：

a.飞机所处的飞行环境：在雷暴云体之间或雷暴四周；小雨和中度颠簸中；大气温度0℃等温线附近。

b.飞机的高度：飞行高度在10000ft到15000ft之间。

c.飞机的飞行阶段：飞机爬升或下降过程中。

2 飞机表面雷击的放电区域

根据空客公司提供的资料，飞机表面可以划分为三个区域：

区域1：初始雷击放电附着在它上面的最可能发生的飞机表面，称为初始附着区域；

区域2：雷击放电被气流从区域1的初始附着点吹过来在它上面扫掠通过可能性很大的飞机表面，亦称扫掠冲击区域；

区域3：除了区域1和区域2以外的所有飞机表面。在此区域雷击附着的可能性很小，但它可能传递很大的雷电流。

图1 雷击区域

3 雷击对飞机的影响

雷击对飞机影响存在直接和间接影响。

直接影响是可见的，雷电产生的高温、高压冲击波直接作用于飞机机体，会剧烈增温，爆破，蒙皮和结构产生畸变，甚至击穿复合材料。具体的损伤表现为雷击接触点表面凹陷、融焊、焦痕或喷漆颜色改变、表面粗糙等；复合材料变色、穿透损伤外，还有纤维分层；此外，雷击时的电磁力可能导致搭铁带损伤。

间接影响是指雷电通过静电感应或电磁感应而产生的瞬间电磁脉冲对机载电子设备造成破坏。现代飞机采用了先进的电传操作系统、全权数字发动机控制系统，使用了大量的计算机控制，集成度越来越高，雷电诱发的高电压可能导致系统失效。

二如何降低飞机雷击损伤风险

由于雷电的威力相当之大，现代大型客机从飞机的设计制造、飞行、维修中的每一个环节，如何防范雷击，降低雷击的损失风险，一直是航空安全工作的重中之重。

1 采用高标准防雷击设计和制造

美国联邦航空局 (FAA) 制定的联邦航空条例 (FAR)中FAR 25.581声明，飞机必须具备遭受灾难级闪电的保护能力。这就要求飞机的设计必须具备一定的防雷击能力，可以确保将雷击的后果减少到最小。

空客公司及相关机载电子设备厂商在飞机的防雷击方面运用的大量先进的技术，以下技术被广泛用在空客系列飞机防雷设计中：

a.整体使用的接地/屏蔽，使得自感系数达到最低；

b.运用变压器或者集成电路将对机载设备造成危害的信号拟制或者接地，尤其是容易受到影响的区域（dirty areas）；

c.使用变阻器、电压保护二极管等措施削弱或者抵消对机载设备造成危害的脉冲电压；

d.空客将各种电气线路独立分隔开来；如下图：

图2 空客A320部件和电气线路分布图

e.安装密封性能好的结构油箱、防止雷击产生的火花引爆飞机油箱。

空客A320飞机在制造中，采用了对电磁更为敏感的电气、电子设备；飞机蒙皮采用了一些不导电的复合材料，如在雷达罩、翼根前缘、还有些舵面上。机身材料方面，即使是运用在垂直安定面和水平安定面上的复合材料--碳纤维加强塑料（CFRP）也已经通过各种技术手段被赋予良好的导电性能；此外，所有关键性盖板采用的复合材料在雷击后都不会熔化。

空客飞机所有的结构连接点，通过搭铁带或者结构本身，都能保证强电流良好的导通。当飞机遭遇雷击时，电流会沿着光滑的外表面传导，不会造成“电压差”，电流最后由机翼伸出的“放电刷”放电，从而避免强电流产生的高温对局部结构或者蒙皮造成损伤，也不会穿透机身对旅客造成伤害。

2 飞行中主动避让雷雨区

飞机本身已经具备相当强的防雷措施，但要真正避免遭受雷击，避让雷区是最优的选择，需要严格执行绕飞雷雨等的有关规定。降低飞机免遭雷击风险最重要且有效的方法，就是飞行中机组通过机上配置的气象雷达提供的“雷达地图”，精准判断雷暴发生的情况；其次依靠地面机场气象人员提供准确的天气实况条件，同时配合塔台指挥人员的精心指挥，绕过、远离雷电云带，保证飞机按安全的航向飞行

3 加强飞机日常设备检查与维护

加强飞机日常检查维修，确保防雷设备设施性能正常，运行状态稳定。

a.重点做好对气象雷达、除防冰系统、放电刷等部位的检查和维护；

b.加强对导电条、导电防护层的日常检查维护，发现损坏及时修复；

c.加强对飞机的所有金属件、组合件、部件相互之间以及机载设备、各个系统附件和基本结构之间电连接的检查。

4 飞机雷击后应对措施

飞机发生雷击后，参照AMM 05-51-18-200-001详细检查飞机各个部件系统，对相应的无线电导航系统进行测试检查，进行风险评估，根据最低放行标准进行放行与否。需要修复严格按照手册要求进行修复，确保飞机的适航性。

4.1 雷击后的检查

按照程序主要包含以下三个步骤：

第一步：对飞机表面进行整体检查，找到雷击发生的区域，雷击一般在两处地方造成损失，处是雷击点，一处则是释放电流的地方。

第二步：对雷击的区域进行详细的检查以便发现可能损伤的类型和数量，发现机身蒙皮上有雷击损伤，则：

（1）参考结构修理手册SRM找到允许的损伤和修理标准;